Автоматическое сцепление на авто
Электронное сцепление — принцип работы и устройство
Механическое или электронное сцепление, это уже выбор покупателя. У каждого из вариантов есть плюсы и минусы. Рассмотрим принцип работы и как устроено электронное сцепление, а так же где используется. Механическое или электронное сцепление, это уже выбор покупателя. У каждого из вариантов есть плюсы и минусы. Рассмотрим принцип работы и как устроено электронное сцепление, а так же где используется.
Водителей можно разделить на два основные типа, те кто любят ездить когда в автомобиле установлена автоматическая коробка передач, и те кто предпочитает механическую кпп. Но в механике как помним, нужно выжимать каждый раз сцепление включая или выключая передачу, а это не каждому нравится. Иногда педаль сцепления выжимается настолько туго, что попросту устаешь. Для облегчения усилия инженеры придумали электронное сцепление взамен механическому варианту.
Что такое электронное сцепление
Электронное сцепление или так же известное как eCS – Electronic Clutch System считается перспективной разработкой компании Bosch. Как заявляет производитель, такое электронное сцепление вплотную приближает механическую коробку передач к автоматической кпп. В отличии от автоматической кпп, при использовании системы eClutch в автоматическом режиме работает только сцепление.
Благодаря устройству и принципу работы электронного сцепления, его можно использовать не только на обычных автомобилях, но и на механической коробке гибридных автомобилей. К сожалению, многие нюансы работы электронного сцепления компания Bosch пока держит в секрете.
Из самого названия можно сделать вывод, что механизм легок в использовании, не требует больших усилий для переключения передач и максимально сглаживаем момент включения передачи. Таким образом, убираются рывки между передачами.
С чего состоит электронное сцепление
Как и любая электронная система, электронное сцепление имеет собственный блок управления, который обрабатывает полученные сигналы и передает указания для выполнения механических действий. Кроме этого такой вид сцепления объединяет различные входные и исполнительные устройства.
До входных устройств можно отнести блок педали сцепления и входные датчики. Последние это датчик расположения педали газа (акселератора) и датчик расположения рычага коробки передач. Хотя как утверждают автолюбители их намного больше, так как автомобиль двигается без рывков, а бортовой компьютер подсказывает какую передачу лучше включить.Что касается системы электронного сцепления (не часть где педаль), то у нее есть свой собственный блок управления. Он принимает, обрабатывает сигналы от входных устройств и передает управление на исполнение механической частью. Взаимодействует блок с системой управления двигателем. Это говорит о том, что в автомобиле будет бесключевой доступ или подобная технология.
Исполнительная часть механизмов представлена электрогидравлическим приводом (актуатором), он останавливает по сигналу блока управления перемещение вилки сцепления.
Как работает электронное сцепление
По описанию выше становится понятно, что электронное сцепление собой представляет не простую систему, и благодаря ему реализовано несколько функций для упрощения вождения автомобиля:
Первая в списке и достаточно важная функция это движение при частых стартах и остановках. Чаще всего такое встречается в городских пробках, позволяет автомобилю передвижение на первой передаче без использования педали сцепления. Если же вы сняли ногу с педали акселератора, то система автоматически отключает сцепление. Если же вы дальше продолжаете притормаживать, то двигатель не заглохнет, так как уже будет отсоединен от трансмиссии.
Как уже говорили выше, вторым преимуществом электронного сцепления является плавное переключение передач. Специальный датчик высчитывает и определяет момент переключения передачи. На основе сигнала от этого датчика электронное сцепление с помощью системы управления двигателем уменьшает или увеличивает обороты агрегата. Благодаря такой работе и достигается плавное переключение передач.
Две последние функции, наведенные в списке выше, направлены на экономию топлива. Как заявляют производители экономия топлива достигает 10%. При движении накатом система автоматически отключает торможение двигателем. Тогда же автомобиль использует в полной мере движение по инерции. Другими словами если вы едите по склону, то система отключит трансмиссию автоматически и даст автомобилю ехать по инерции.
С технической стороны, данная функция реализована очень просто. Когда водитель снимает ногу с педали газа, система eClutch выключает сцепление и автомобиль движется по инерции.
Последняя функция это Start/Stop. Автомобили оборудованы этой функцией и электронным сцеплением позволят добавить еще экономии по топливу. При езде на первой передаче в пробках или при небольших склонах тратится больше топлива. В данном случае если при езде на первой передаче водитель убирает ногу с педали газа, система не только отсоединяет агрегат от трансмиссии, но и выключает сам двигатель. К полной остановке автомобиль придет с уже выключенным двигателем. Таким образом, увеличивается период не работы двигателя благодаря системе электронного сцепления. Как результат увеличивается и экономия топлива.
Видео принципа работы электронного сцепления:
Сделано в Тольятти. Полуавтоматическая трансмиссия для Lada
Удивительные вещи творятся в нашем городе. Около полугода я впервые прокатился на автомобиле LADA с системой автоматического управления сцеплением. В этой машине был традиционный рычаг переключения передач, но орудовать им можно было, не выжимая сцепления. Я сел за руль, поездил немного по дворам и понял, что это нечто большее, чем кустарщина и кружок «очумелые ручки». Это, как минимум, прикольно.
Система работает чётко и без проблем. Можно тронуться интенсивно, с лёгкой пробуксовкой, можно плавно, не торопясь — смотря как нажмёшь на газ. Чтобы переключиться, достаточно сбросить газ и включить рычагом следующую передачу. Педаль сцепления в этом полуавтоматическом режиме откидывается наверх — чтобы не мешала. Но простым нажатием кнопки на передней панели можно вернуться к привычной схеме с выжимом сцепления ногой.
На ВАЗе идея воплощения не нашла, да и не могла найти, хотя для этого делалось всё возможное. Тем не менее, она была реализована в нескольких ходовых образцах. Над системой работали около восьми месяцев, перепробовали различные варианты (от гидравлики до электроники), но в итоге решение оказалось довольно простым. В этой конструкции полуавтоматической трансмиссии нет никаких электронных компонентов, только механика, что и делает её такой доступной. По словам разработчиков, московские фирмы выпускают электронные системы, дающие сходные потребительские свойства, но они стоят в разы дороже — и это только сам продукт, без доставки и установки.
Один из ходовых образцов находится в интенсивной эксплуатации уже около года и работает без нареканий и поломок. Установка её не требует вмешательства в конструкцию автомобиля, все его узлы и механизмы остаются серийными. Из оригинальных составляющих — только три кронштейна и один клапан. Система применима ко всем переднеприводным автомобилям ВАЗ — с карбюраторными и инжекторными моторами, а также с электронной педалью газа.
Основной рабочий элемент системы — это самый обычный вакуумный усилитель из тормозной системы, работающий от разряжения во впускном коллекторе двигателя — теперь в вашем автомобиле будет таких два. Дополнительный вакуумник закреплён на корпусе КПП на дополнительном кронштейне. Включение-выключение происходит с помощью электромагнитного клапана от автомобильного газового оборудования. А управление — посредством механического клапана, связанного через дополнительный тросик с дроссельной заслонкой. Этот клапан отвечает за правильность работы всей системы и содержит авторское know-how. В салоне автомобиля устанавливаются два микровключателя — один отвечает за контроль положения педали газа, а второй отслеживает включение передачи.
Важный момент для неопытного водителя — исключена вероятность ошибки при трогании, т.к. «автомат» не даст двигателю заглохнуть, причем при любых условиях нагружения: скажем, при старте в горку включение сцепления происходит при повышенных оборотах. При переключенях со второй на третью и далее сцепление включается быстро для исключения пробуксовки и износа. Можно тормозить двигателем — для этого нужно просто нажать кнопку на рычаге переключения.
Установка выполняется одним человеком занимает три часа времени и проходит без подъёмника — все работы ведутся под капотом и в салоне. Не требуется никаких дополнительных сверлений и подгонок, все элементы крепятся с использованием штатных отверстий. Уже установленная система имеет две регулировки: на тяге вакуумника для обеспечения полного выжима (устанавливается один раз) и на кронштейне троса на дросселе, задаёт момент включения сцепления (регулируется по мере износа диска сцепления, находится в легкодоступном месте). Регулировка педали сцепления остаётся стандартной. Механизм, специально спроектированный под вазовские переднеприводники, максимально унифицирован под все модели.
Итак, у системы целый ряд преимуществ, как перед традиционной «механикой», так и перед подобными полуавтоматическими системами (про разницу в ценах мы уже сказали):
Сейчас систему автоматического управления сцеплением уже можно приобрести. Розничная цена изделия находится на очень демократичной отметке — около 7000 рублей (без установки). Система выпускается тольяттинским предприятием ООО «Капитал +», ул Коммунальная, 33. По вопросам приобретения и установки звонить по телефонам: (8482) 999-221, 999-226, 999-221.
Находим смысл в электронном сцеплении KIA
Обновившийся весной хэтчбек Kia Rio одним из первых среди машин марки получил любопытную систему intelligent Manual Transmission (iMT) — шестиступенчатую «механику», совмещённую со сцеплением, управляемым полностью по проводам. Это ещё один шаг к цифровизации приводов различных механизмов после уже банальной электронной педали акселератора, «торможения по проводам», или пока ещё экзотического рулевого управления без механической связи руля и управляемых колёс.
Итак, водитель переключает передачи в «механике» iMT самым обычным образом, вручную. Но педаль сцепления здесь не воздействует на него через механическую связь или классический гидравлический привод. Вместо этого она просто посылает сигнал в блок управления трансмиссией. Он уже запускает в дело актуатор, создающий давление гидравлической жидкости в контуре сцепления. Дальше срабатывает рабочий цилиндр, размыкающий сцепление. Зачем нужно было так усложнять эту цепочку? Дело в том, что трансмиссия iMT применяется в модификациях EcoDynamics+ с 48-вольтовой умеренной гибридной системой (MHEV). Благодаря электронному сцеплению система MHEV способна сама выключать его в определённых ситуациях, без команды со стороны водителя.
Умеренный гибрид KIA с «механикой» iMT обладает интегрированным стартером-генератором Mild-Hybrid Starter-Generator (MHSG) с ременным приводом. Он умеет добавлять своё усилие к усилиям ДВС при разгоне, а на замедлении работает как генератор, обеспечивая рекуперацию энергии. И тот же MHSG заменяет простую систему start/stop. Тут и скрыта основная польза от электронного сцепления. Если бы оно было обычным, то система start/stop не могла бы остановить мотор, пока водитель не выключил передачу, то есть ждала бы полной остановки машины. С электронным сцеплением становится возможна полная остановка ДВС во время свободного выбега на скорости, как это умеют делать некоторые современные системы с автоматическими трансмиссиями или «роботами». Но тут у нас «механика».
При повторном запуске мотора передача остаётся включённой той же, что и была. Стартер-генератор MHSG заранее поднимает обороты мотора таким образом, чтобы при замыкании дисков сцепления не было клевка. Но если автоматика решит, что скорость машины слишком низка для данной передачи, сцепление останется разомкнутым и электроника будет ждать, пока водитель не включит правильную передачу. Автоматика повторно запустит ДВС во время свободного выбега при нажатии на педаль акселератора, тормоза или сцепления. А поскольку с таким сцеплением система start/stop может останавливать мотор раньше и запускать позже, достигается дополнительная экономия топлива и снижение выбросов углекислого газа в сравнении с обычным сцеплением. По уверению KIA, экономия составляет три процента «в реальных условиях движения». Это только эффект от трансмиссии iMT, тогда как MHEV в целом сберегает до 10,7% топлива в цикле NEDC.
Трансмиссия iMT расширила возможности умеренной гибридной системы при сочетании её с классической «механикой», тогда как версии машин KIA типа MHEV с «роботами» с двумя сцеплениями никуда не делись. Но в компании считают, что немало людей ещё хотят переключать передачи сами, особенно в Европе. Тут надо вспомнить, что идея автоматизированного сцепления не нова, только использовалась иначе и в составе других типов трансмиссий.
Например, в Ситроене DS 1955 года был четырёхступенчатый полуавтомат, в котором передачи переключались вручную рычагом на рулевой колонке, но выжимать сцепление не надо было. Это делал гидравлический привод с контроллером, учитывающим обороты мотора и положение педалей газа и тормоза. Так что водитель просто включал нужную передачу, отпускал газ и снова нажимал газ. Остальное делала автоматика. Сцепление размыкалось и при остановке на светофоре. Водитель удерживал машину тормозом, а при отпускании его педали обороты мотора немного росли, и сцепление включалось само. Машина начинала движение как при «автомате».
Леонид Попов, 29 июня 2020 в 12:06. Фото: KIA, Toyota
Электронное сцепление
Механическая коробка передач является самым распространенным видом трансмиссии легкового автомобиля в Европе, поэтому постоянно проводятся работы по ее совершенствованию. Одной из таких разработок является электронное сцепление. Впервые физическая (трос, гидравлика) связь между педалью и приводом сцепления разорвана и заменена электронной системой.
Electronic Clutch System (eCS) является перспективной разработкой компании Bosch. Как заявляет производитель, электронное сцепление вплотную приближает механическую коробку передач к коробке-автомату. В отличие от роботизированной коробки передач в системе eClutch автоматизирован только привод сцепления. Данное нововведение существенно упрощает процесс управления механической коробкой передач, позволяет экономить топливо. Кроме того электронное сцепление открывает новые возможности по использованию механической коробки передач на гибридных автомобилях.
К большому сожалению информации о конструкции системы eClutch пока немного. Как всякая электронная система управления электронное сцепление объединяет входные устройства, электронный блок управления и исполнительный механизм. К входным устройствам относятся блок педали сцепления и ряд входных датчиков. Производитель сообщает только о двух датчиках: датчике положения педали акселератора и датчике положения рычага коробки передач. На самом деле датчиков должно быть больше.
Актуатор электронного сцепления
Система электронного сцепления имеет собственный блок управления, который принимает и обрабатывает сигналы входных устройств, управляет исполнительным механизмом. В своей работе блок управления взаимодействует с системой управления двигателем. Исполнительный механизм представлен электрогидравлическим актуатором (приводом), осуществляющим по команде блока управления перемещение вилки сцепления.
С помощью системы электронного сцепления реализовано несколько функций:
1)движение в режиме частых троганий и остановок;
2)плавное переключение передач;
3)управляемое движение накатом;
4)расширение возможностей системы Стоп-старт.
Самой важной функцией является движение в режиме частых троганий и остановок. Данный режим характерен для городских «пробок» и позволяет автомобилю двигаться на первой передаче без использования педали сцепления. При снятии ноги с педали газа система автоматически размыкает сцепление. При дальнейшем торможении двигатель не глохнет, т.к. отсоединен от трансмиссии. Трогание с места происходит при освобождении педали тормоза. Все как в автоматической коробке передач, только на первой передаче.
Электронное сцепление обеспечивает плавное переключение (синхронизацию) всех передач. Специальный датчик определяет момент перехода с одной передачи на другую. На основании сигнала датчика электронное сцепление при помощи системы управления двигателем увеличивает или уменьшает обороты двигателя, чем достигается плавное переключение передач.
Две оставшиеся функции электронного сцепления направлены на экономию топлива, которая по заявлению производителя может достигать 10 процентов. Функция движения накатом позволяет исключить торможение двигателем и использовать в полной мере движение автомобиля по инерции, т.н. регулируемый выбег. Данная функция особенно актуальна при движении под уклон. В техническом плане все просто — при снятии ноги с педали газа система eClutch выключает сцепление и автомобиль движется накатом.
На автомобилях, оборудованных системой Стоп-старт, электронное сцепление позволяет добиться дополнительной экономии топлива. Теперь при снятии ноги с педали газа на первой передаче происходит не только отсоединение двигателя от трансмиссии, а еще и его выключение. К своей полной остановке автомобиль приходит уже с выключенным двигателем. Тем самым увеличивается нерабочее время двигателя, а значит, экономится топливо.
МКП со сцеплением по проводам от Kia – ещё один экологический эрзац
Компания Kia разработала автоматическое сцепление для машин с ручной коробкой передач, которое будет работать в составе мягкогибридных силовых установок. Система, получившая название intelligent Manual Transmission (iMT), позволяет на 3% снизить количество выбросов СО2 в атмосферу и уменьшить потенциальный экологический штраф для корейского автопроизводителя в Европе.
В следующем году Европа начнёт штрафовать автомобильные компании на бешеные суммы за избыточный СО2, и трудности, связанные с пандемией коронавирусной инфекции COVID-19, не привели к отсрочке этих штрафов или смягчению налогового законодательства, какое, например, к большому неудовольствию последователей Греты Тунберг, имело место в США. Автопроизводители, заинтересованные в европейском рынке, в спешном порядке изобретают схемы, позволяющие если не избавиться полностью от штрафа, то хотя бы уменьшить его до приемлемого с точки зрения бизнеса уровня.
Самый дешёвый способ снизить углеродный след – это снабдить все массовые бензиновые и дизельные модели 48-вольтовым гибридным довеском (такие машины ещё называют мягкими гибридами): стартер-генератор, связанный ремённой передачей с коленвалом, даёт дополнительную мощность при старте и разгоне, позволяя ДВС сжигать меньше топлива, а при торможениях и движении накатом работает в режиме рекуперации и запасает вырабатываемую электроэнергию в батарее. Совсем скоро мягкими гибридами станут большинство легковушек Kia в Европе, в частности, Rio и Ceed, но у привычной схемы в сочетании с ручной коробкой передач есть одно любопытное дополнение – автоматическое сцепление.
В мягких гибридах Kia c «ручкой» сцепление всегда включает или выключает электромотор, получающий команды от специального блока управления. Педаль сцепления – это соответственно не более чем кнопка, хотя разработчики из технического центра Kia в немецком Оффенбахе уверяют, что ощущения будут точно такие же, как при работе обычного сцепления с гидравлическим приводом, а обратная связь (момент схватывания) теперь не зависит от степени износа сцепления. Как реализована эта самая обратная связь и можно ли с электронным сцеплением стартовать с пробуксовкой, разработчики не рассказали.
Зато экологический эффект очевиден: ДВС можно глушить при торможении и движении накатом в большом диапазоне скоростей (вплоть до 125 км/ч) даже на включённой передаче и отпущенной педалью сцепления. Как только водитель задействует любую из педалей (газ, тормоз, сцепление), стартер-генератор запускает ДВС и подгоняет его обороты под текущую передачу, а если это невозможно, включает нейтраль, то есть выключает реальное сцепление.
Из имеющегося описания пока непонятно, что будет, если водитель сильно ошибётся с передачей, как происходит старт на крутом уклоне и можно ли сменить передачу без выжима педали сцепления – всё это, видимо, предстоит узнать на практике нам или нашим европейским коллегам. На машинах для российского рынка мудрёной iMT точно не будет, если только наша страна экстренно не вступит в Евросоюз.
Разумеется, коробку iMT следует ждать и на автомобилях Hyundai для европейского рынка, просто Kia в данном случае выступила в роли основного разработчика.
Добавим, что в Европе по-прежнему примерно половина легковых машин продаётся с ручными коробками – мол, местные автолюбители любят «дёргать за ручку». В то же время производителям в привязке к вышеупомянутому экологическому штрафу выгодно продавать как можно больше машин именно с «механикой» – они при прочих равных дают меньший углеродный след по сравнению с двухпедальными собратьями. Kia пока не привела конкретных цифр в г/км, но для наглядности возьмём европейский Ford Focus, который тоже на днях стал мягким гибридом. Двигатель 1.0 EcoBoost на 155 л.с. в паре с 6МКП даёт 115 г СО2 на км, а его 125-сильная версия в паре с 8-ступенчатым «автоматом» – уже 133 г/км.